鲁达 “ 培养一批能真正懂得设计精髓、理论结合实际的机械工程师。”
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工装和夹具是生产上的技术准备，也是工艺设计的重要内容。系统掌握夹具的种类、作用及使用要点，系统掌握工装的设计要领，是搞好工艺设计的基础。
一、常用装配夹具
1．夹具的种类
在装配结构件产品的过程中，凡属用来对零件施加外力。使零件获得正确定位的全部装备，称为组装夹具。组装夹具施加给零件的作用力有四种方式：夹紧、压紧、拉紧、顶紧(或撑开)。
由于夹具的功能不同，组装夹具又分专用夹具和通用夹具两种。通用组装夹具一般都是单个的小型夹具，它具有两个明显的特点：第一是灵活，独立使用、轻便小巧，使用范围广泛；第二是通用，一样的夹具可以组装多种产品，或者只要稍加改动即可用来组装另一种产品。专用组装夹具则比较复杂，但操作简便、效率高。其夹具力往往来源于机械、气动、液压等。
按照夹具本身的性质来分，组装夹具主要包括螺旋夹具、杠杆夹具、气动夹具、液压夹具、楔条夹具、偏心夹具、磁铁夹具等。
2．夹具的选用和设计要领
(1)螺旋夹具
1)弓形螺旋夹。弓形螺旋夹也称U形夹，它是起夹紧作用的丝杆夹具。
弓形螺旋夹应设计得轻巧、适用、坚固。因为这类夹具都是手工操作，不能做得太笨重，应在保证有足够强度的前提下尽可能做得轻巧。如图所示为几种比较理想的设计形状。
2)螺旋拉紧器。螺旋拉紧器又称松紧螺栓，它是起拉紧作用的丝杆夹具。螺旋拉紧器一般都是用具有正反螺纹或单向螺纹的丝杆和螺母，加上圆管和钩具等零件制成，如图所示。
旋拉紧器不仅用于组装，也可用于矫正钢结构产品。当拉紧器不够长时，一般都补加链条接长。
从结构的不同形式来分，螺旋拉紧器有两种：一种是使用时转动螺母，如图3—6a所示，其丝杆是分开的，两个螺母是用适当长度的拉杆连接一起，钩具和丝杆连在一起。另一种如图3—6b所示，使用时转动丝杆，这种拉紧器的钩具可以通过圆管连接在螺母上，也可将钩具直接焊在螺母上(此形式适用于较短的拉紧器)。
在拉紧器本身结构强度较大的情况下，拉紧器也可当推撑器使用，如图3—6b所示。
图3—6c所示是两种简易的螺旋拉紧器。图3——6d所示是没有正反螺纹而只有单向螺纹的拉紧器。
3)螺旋推撑器。螺旋推撑器即丝杆顶具，是起顶紧或撑开作用的，如图3—7所示。
图3一7a所示是最简单的丝杆顶具，由丝杆、螺母、圆管三种零件组成。其丝杆头是尖的，因此只适宜于顶厚板或较大的型钢。图3一?b所示顶具与前者有所不同，即在丝杆头部增加了压块，顶压时不会损伤工件，也不会打滑，而且它的另一端也装配有压块，当操作过程中转动丝杆不方便时，可以转动圆管，同样推动丝杆前进。例如，在圆筒形工件内部操作时，使用这种工具比较方便。图3一—7c所示的顶杆，是用具有正反螺纹的螺杆制成的。
(2)杠杆夹具。杠杆夹具结构简单，应用非常广泛。简易的杠杆夹具，成本低，制作容易，为生产中所常用。例如U形夹，不仅用于组装，还可用于矫正和反转工件，槽钢、工字钢、板料的翻转一般都用U形夹。U形夹的几种形式如图3——8所示。
(3)气动夹具。气动夹具的基本形式分为两种：当气缸的力直接作用在工件上，或者通过压块作用在工件上，这类气动夹具是一般的气动夹具；如果气缸的力不是直接作用在工件上，而是通过杠杆把力传给工件，这类夹具称为气动一杠杆复合夹具。图3—9所示为几种基本的气动杠杆夹具。从这里可以看出，杠杆的作用之一是转换了力的方向。图3—9a所示为从水平方向压紧工件，图3——9b所示为从垂直方向压紧工件，图3—9c所示为通过压块把力分解为两个方向，从水平、垂直两个方向同时压紧工件。
(4楔条夹具
1)楔条夹具分类。楔条夹紧有两种基本形式，如图3—10所示。
一种形式是楔条直接作用于工件上，如图3—10a所示。由于楔条直接在工件上摩擦，因此要求被夹紧面比较平整、光滑。同时，用这种方式进行楔条夹紧，被夹紧的工件会跟随楔条的推进而产生移动，因此工件的前方要设置定位挡铁。钢结构件装配所用的楔条夹具多属这一类型。
第二种形式是通过中间元件把力传到工件上，如图3—l0b所示。这种形式能改善楔条与工件的接触情况，避免因工件表面粗糙而使楔条移动困难，又可防止工件的夹紧表面受到损伤。这种夹紧方式还能在楔条难以达到的工作表面上进行夹紧。
2)常用楔条夹具。图3--11所示为简单楔条夹具。图3一lla所示是简单的楔口夹板，一般用于型钢和板料连接时的夹紧。图3一llb所示是适用于同一场合的夹具，但是斜面不是做在U形夹的内面，而是另外打人楔条。由于楔条必须用锤敲击，如果楔条的斜面角太大，就不能达到白锁。为了使楔条有自锁的作用，楔条的斜面角一般采用10°～15°。楔条通常用碳素工具钢制造，淬火后的硬度为50～62HRC。
如图3—12所示为带嵌板的楔条夹具。楔条的截面形状可根据需求设计。图3—12a所示为矩形截面，图3—12b所示为圆形截面，这种夹具主要用于板料的对齐。
如图3—3所示为可调楔条夹具，在拉板I的两个方孔中，扣定圈Ⅱ分别焊在被拉的两块板料上。在扣定圈的孔中打人楔条便可进行对齐。由于在拉板两边方孔的两侧焊有挡板A和B，所以只要在扣定圈和挡板之间打人楔条，就可以调整焊缝尺寸的大小。
图3—14所示为角钢楔条夹具，将适当长度的角钢加工出斜度即成。使用时在较低的板料上焊一个角钢套，将角钢楔条打人角钢套，就能将两块板料矫平。这种简易夹具制作容易，成本又低，在许多场合下都是适用的。
(5)偏心夹具。所谓偏心夹具，是指由偏心轮或’凸轮的自锁性能来实现夹紧作用的夹紧装置。偏心轮是一种回转中心与几何中心不重合的零件，由于它的外形线上各点到回转中心的距离不等，所以转动偏心轮就可以压紧工件。
偏心夹具适合在没有振动或振动很小的情况下使用，否则容易松开。偏心夹具的缺点是夹紧力不及其他各种夹具，但是它的优点是动作快。
偏心轮有种：一种是圆形偏心轮；另一种是非圆形的曲线偏心轮。前者容易制作，应用较广，现介绍如下。
图3-15所示为圆形偏心轮。图中：D为偏心轮直径，d为回转轴直径，e为偏心距。在生产中，偏心轮直径D一般取40—80mm，偏心距e一般取0．075D。从图3—15中可以看出，偏心夹紧的原理与楔条夹紧相似，制作偏心轮时，一雌用中碳钢车制后进行淬火，使偏心轮的工作面具有较好的耐磨性。
图3—16所示为三个偏心夹具实例，都是通过杠杆(即压板)将偏心夹紧力传给工件的。图中：e为偏心距，P为夹紧手柄用力方向。如图3—16a和图3—16b形式上大致一样，但夹紧时手柄用力的方向不同。前者是手柄往上推实现夹紧，后者是手柄往下压实现夹紧。前者是用弹簧支撑压板，偏心轮松开后，可以连同压板一起回转90°，以便取出工件；后者则是通过圆销把压板连在底座上，不便于回转。图3——16c所示偏心夹具，压板的背部做成圆弧形状，其几何圆心与手柄的回转中心不重合，产生偏心距e，因此能实行偏心夹紧。当手柄退回时，又可以带动压板的尾部，使压板同时打开，以便取出工件。
6)磁铁夹具。磁夹具实际上就是一个电磁铁，其结构由四部分组成：壳体、线圈、螺帽和开关。
电磁铁的形式有许多种。电磁铁用在组装夹具上，使得操作十分简便，用后断掉电源即可，工件表面光洁，又可节省工时。图3—17所示为利用一个电磁铁把对接的两块钢板拉平。
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